JP5022075B2 - 建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル、ホイルローダ等の建設機械に用いられるオイルクーラのチューブ内部構造に関するものである。

従来の建設機械用のオイルクーラ１は、図６，７に示すように、上タンク１ａと下タンク１ｂとの間に放熱部２が設けられ、放熱部２は内部にオイルを流し外部を流れる冷却風により温度を下げるようにした扁平チューブ等の形状に形成されたチューブ３と、各チューブの間に介装されたアウターフィン４とで構成されており、チューブ３にはオフセット状のインナーフィン３ａが挿入されている。
インナーフィン３ａは冷却風とオイルとの熱交換効率を高めるために挿入するものであるが、チューブ３との接触面積を多くするとともにオイルとの接触面積を多くする必要があるため、表面積の大きくなるように設計せざるを得ず、オイルクーラとして放熱性能を高めるためには通油抵抗が大きくなってもインナーフィンの効果を高めなければならなくなり、チューブ３内に同形状のインナーフィン３ａを多数挿入することでオイルの流れを阻害し、通油抵抗を犠牲にすることで放熱性能を確保するようになってきている。
このため、放熱性能を維持したまま通油抵抗を下げるにはチューブ本数の増加、すなわちサイズアップを図り、油路の拡大をせざるを得なかった（特許文献１，２，３）。

特開平８−２７１１６７号公報 特開平８−２１０７８８号公報 特開２００５−１５６０６９公報

〔従来技術の問題点〕
しかし、このような従来の技術によれば、通油抵抗を低減させるためには建設機械のオイルク−ラ搭載スペースの拡大も必要となる。
すなわち、通油抵抗の低減を得るために空きスペースを犠牲にすることになるが、現実的にはオイルクーラ搭載スペースは限られており、このようなことは容易には実行できなかった。

本発明は、従来の技術における前記問題点に鑑みて成されたものであり、これを解決するため具体的に設定した技術的な課題は、オイルクーラは同寸法のままで、放熱性能を維持したまま通油抵抗を低減することができるようにした建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造を提供することにある。

本発明における前記課題が効果的に解決される建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造を特定するために、必要と認める事項の全てが網羅され、具体的に構成された、課題解決手段を以下に示す。
建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造に係る第１の課題解決手段は、上タンクと下タンクとの間に多数本のチューブを立設し、そのチューブの上下各タンクの近傍に位置する上下各端部を除いた中央部のチューブ間にアウターフィンを介装し、チューブ内にはインナーフィンを挿入した建設機械用オイルクーラにおいて、前記チューブ内に挿入するインナーフィンは、前記チューブ中央部に挿入した通路細分密度の緻密な中央部インナーフィンと、前記アウターフィンが介装されていない端部に挿入する通路細分密度の粗い端部インナーフィンと、の２種を備えたことを特徴とするものである。

同上建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造に係る第２の課題解決手段は、前記中央部インナーフィンは、前記チューブの軸方向の長さが短くかつ軸方向を横切る方向に波形を形成し、形成された波形が前記チューブの軸方向に隣合う板材同士で波状のピッチが半ピッチ分ずらして配置された薄板製波形のフィンであり、また、前記端部インナーフィンは軸方向を横切る波形を形成した１枚の薄板製波形に形成された板材としたことを特徴とする。
同上建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造に係る第３の課題解決手段は、前記チューブの上下各先端から前記上下各タンクの外部へ突出した位置の近傍までの、前記アウターフィンが介装されていない領域全体のチューブ内に前記端部インナーフィンを挿入したことを特徴とする。

建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造に係る第１の課題解決手段では、オイルクーラが従来のオイルクーラと同サイズのままで放熱性能を維持でき、通油抵抗のみを低減することができる。

建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造に係る第２の課題解決手段では、中央部インナーフィンと端部インナーフィンとをそれぞれチューブ内の必要箇所に配設したことにより、中央部では従来通り高い放熱性能を維持でき、放熱性能に寄与していない端部では通油抵抗を低減できて、放熱性能を維持しながら通油抵抗を低減できる。
建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造に係る第３の課題解決手段では、端部インナーフィンは放熱性能に寄与していないアウターフィンがない部位のチューブ内に挿入したから、各チューブの端部における内部のオイルの流れが通油抵抗少なく整流しながら流れて、中央部インナーフィンに送るため、流れの受け渡しが滑らかで乱れが少なく、通油抵抗が増加することなく中央部側へ流れて行くことができる。

以下、本発明による最良の実施形態を具体的に説明する。
ただし、この実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、発明内容を限定するものではない。
また、従来の技術で説明したものと同じものは同じ符号を付して具体的な説明を省略する。

〔実施態様〕
〔構成〕
この実施形態における建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造は、図１〜５に示すように、上タンク１ａと下タンク１ｂとの間に多数本のチューブ３，…，３を立設し、その各チューブ３，…，３の間にアウターフィン４を介装し、それぞれのチューブ３の中にはインナーフィン３ａ，３ｂを挿入する。
このような建設機械用オイルクーラにおいて、チューブ３の大きさは全長が５００〜１０００ｍｍ、全幅が３０〜８０ｍｍ、チューブの厚みが３〜５ｍｍで、この大きさのチューブ３は板厚が０．５〜２ｍｍからなる扁平形状の押出し成形チューブを使用する。また、インナーフィン３ａは板厚０．３〜０．６ｍｍの薄板をプレス加工により成形し、インナーフィン３ｂは板厚１．０〜１．２ｍｍの薄板をプレス加工により成形することにより、目的とする形状のインナーフィン３ａ，３ｂを得る。

このチューブ３の１本当りについて、図１に示すように、中に挿入するインナーフィン３ａ，３ｂには、チューブ３の外側に設けるアウターフィン４の介装位置に合わせたチューブ中央部に挿入した中央部インナーフィン３ａと、チューブ３の外側のアウターフィン４が介装されていない上下各タンク１ａ，１ｂの近傍に位置するチューブ３の端部に挿入する端部インナーフィン３ｂ，３ｂとの、少なくとも２種のインナーフィン３ａ，３ｂ，３ｂを備える。

このうち、端部インナーフィン３ｂは、図２，３に示すように、１枚の薄板製波形に形成されたフィンの幅がチューブ３の全幅に行き渡り、高さはフィンの上面と下面とがチューブ３の厚み方向に位置する両内壁面にそれぞれ密着する高さを有する大きさに形成する。

そして、中央部インナーフィン３ａは、図４，５に示すように、薄板製波形に形成されたフィンであって、チューブ３の軸方向の幅が狭く多数の波形が形成された板材が、チューブ３の軸方向に隣合う板材同士で波形のピッチが半ピッチ分ずらされて配置されているフィンであり、この波形は１列毎に同じ大きさの波形が成形され、チューブ３の軸方向に隣合う波形が半ピッチ分ずらされて配置され、チューブ３の軸方向にピッチがずれた波形が並べられて、チューブ３の外面に形成されているアウターフィン４と同じ範囲でチューブ３の中央部に挿入される。

また、端部インナーフィン３ｂは、チューブ３の各先端から、上下各タンク１ａ，１ｂの外部に出てアウターフィン４が介装されていない領域（図中Ａで示す領域）の全体に至る範囲で、チューブ３の中に挿入される。
また、チューブ３とインナーフィン３ａ，３ｂとの固着方法は、主としてろう付けによるものとする。

〔作用効果〕
このような実施形態における建機械用オイルクーラのチューブ内部構造では、オイルクーラ１が従来のオイルクーラと同サイズのままで放熱性能を維持でき、通油抵抗のみを低減することができる。
中央部インナーフィン３ａと端部インナーフィン３ｂとをそれぞれチューブ３の内部の必要箇所に配設したことにより、中央部では従来通り高い放熱性能を維持でき、放熱性能に寄与していない端部では通油抵抗を低減できて、放熱性能を維持しながら通油抵抗を低減できる。
また、端部インナーフィン３ｂは、放熱性能に寄与していないアウターフィンがない部位のチューブ３の端部内に挿入したから、各チューブ３，…，３内のオイルの流れが通油抵抗少なく整流しながら流れて、中央部インナーフィン３ａに送出するため、流れの受け渡しが滑らかで乱れが少なく、通油抵抗が増加することなく中央部へ流れるようにすることができる。

本発明の実施態様に係る建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造を示す部分拡大説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は部分断面側面図である。 同上建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造における端部インナーフィンを挿入したチューブを示すＣ−Ｃ線に沿う拡大断面説明図である。 同上建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造に使用される端部インナーフィンを示す斜視図である。 同上建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造における中央部インナーフィンを挿入したチューブを示すＤ−Ｄ線に沿う拡大断面説明図である。 同上建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造に使用される中央部インナーフィンを示す斜視図である。 従来のオイルクーラを示す縦断面説明図である。 従来のオイルクーラ部分拡大説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は部分断面側面図である。

符号の説明

１ オイルクーラ
１ａ 上タンク
１ｂ 下タンク
２ 放熱部
３ チューブ
３ａ 中央部インナーフィン
３ｂ 端部インナーフィン
４ アウターフィン

Claims (2)

1. 上タンクと下タンクとの間に多数本のチューブを立設し、そのチューブの上下各タンクの近傍に位置する上下各端部を除いた中央部のチューブ間にアウターフィンを介装し、チューブ内にはインナーフィンを挿入した建設機械用オイルクーラにおいて、
   前記チューブ内に挿入するインナーフィンは、
   前記アウターフィンの介装位置に合わせた前記チューブ中央部に挿入した通路細分密度の緻密な中央部インナーフィンと、
   前記アウターフィンが介装されていない端部に挿入する通路細分密度の粗い端部インナーフィンと、の２種を備え、
   前記中央部インナーフィンは、前記チューブの軸方向の長さが短くかつ軸方向を横切る方向に波形を形成した薄板製波形のフィンであり、また、前記端部インナーフィンは軸方向を横切る波形を形成した１枚の薄板製波形に形成された板材とし、
   前記チューブの上下各先端から前記上下各タンクの外部へ突出した位置の近傍までの、前記アウターフィンが介装されていない領域全体のチューブ内に前記端部インナーフィンを挿入したことを特徴とする建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造。
2. 前記中央部インナーフィンは、形成された波形が前記チューブの軸方向に隣合う板材同士で波状のピッチが半ピッチ分ずらして配置された薄板製波形のフィンであることを特徴とする請求項１記載の建設機械用オイルクーラのチューブ内部構造。

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